初始水位对富水破碎岩洞段围岩稳定的影响研究卜祥洲（辽宁水利土木工程咨询有限公司，辽宁沈阳110003）［摘要］富水断层破碎带地下洞室工程施工中，受地下水流固耦合作用极易发生大变形、塌方、突泥涌水等安全事故，对富水破碎岩洞段围岩稳定的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。文中以轿顶子电站发电引水隧洞开挖工程为例，利用数值模拟的方法对不同初始地下水水位对隧洞开挖后围岩稳定的影响展开研究，并获得相应的变化规律，可以为理论研究和工程设计提供支持。［关键词］初始水位；富水破碎带；引水隧洞［中图分类号］TV554［文献标识码］B［文章编号］1002—0624（2023）04—0038—021工程背景轿顶子电站位于辽宁丹东宽甸太平哨镇轿顶子村境内，是北股河干流上规划建设的一座以防洪和发电为主，兼有灌溉和养殖等诸多水利功能的综合性小型水利工程[1]。电站主要由混凝土重力坝、副坝、溢洪道、泄洪洞及引水发电系统组成[2]。其中，引水发电系统的引水隧洞设计于大坝左侧，全长1123m，为马蹄形断面设计。由于引水隧洞规划线路附近地下水埋藏较浅，且线路本身需要穿越DS3断层破碎带，受地下水流固耦合作用极易发生大变形、塌方、突泥涌水等安全事故，因此开挖施工难度较大。在施工过程中，掌子面部位一直存在少量涌水情况，当开挖至引2＋23断面时遭遇断层破碎带，开始出现大量的涌水。由于涌水量大且围岩的整体质量较差，如不采取一定的施工加固措施，必将对施工安全造成影响。根据地下洞室工程围岩弹塑性理论分析，在地下水的渗流作用下，围岩的塑性区会进一步拓展，造成径向位移增大，围岩的稳定性变差。同时，随着初始地下水位的升高，渗透力会进一步增大，造成围岩的稳定性进一步降低[3]。由此可见，地下水初始水位是围岩稳定性的重要影响因素。基于此，此次研究以上述工程为背景，利用数值模拟的方法探讨初始水位对富水破碎岩洞段围岩稳定的影响，以便为相关工程设计和理论研究提供支持和借鉴。2FLAC3D有限元计算模型2.1模型的构建FLAC3D软件赋予材料本身19种本构模型，可以实现对岩体蠕变、流固耦合、动荷载及边坡稳定性评估。由于该软件采用的是拉格朗日算法，具有较高的计算效率，因此，在模拟岩土体达到屈服极限后的流变行为也就是材料大变形方面具有良好的分析效果[4]。此外，该软件可以凭借对命令流的快速检查，直接完成参数的修改工作，无需打开其他界面。基于此，此次研究选择FLAC3D软件进行背景工程的计算模型构建。基于圣维...
